在电介质晶体中,晶胞正负电荷中心不重合会导致出现电偶极矩,产生的电极化强度不等于零,因而材料具有自发极化的特性,晶体的这种性质叫铁电性。目前的铁电材料有千余种,其在微电子机械系统、射频识别系统以及半导体存储器件中具有广泛应用,其中铁电随机存储器（Fe RAM）是最具有代表性的应用之一,它能将动态随机存取存储器的快速读取和写入访问与非易失存储的断电保留数据能力结合起来,有望在小型电子设备中得到广泛的应用。通常,这些铁电薄膜是基于传统的钙钛矿材料（如Pb（Zr,Ti）O₃、BaTiO₃等）,但这些材料与Si基半导体工艺的兼容性一直没有很好地解决。近年来发现的HfO₂基铁电薄膜由于其与Si基半导体工艺的良好兼容性以及不含有毒元素Pb引起人们的研究兴趣,这为构建高密度、非易失存储器件开启了新的路径。但目前仍有许多问题没有得到有效解决,比如怎样有效提高HfO₂薄膜中非对称性铁电晶相的形成,如何获得剩余极化强度大和抗疲劳特性好的铁电薄膜,以及如何推动室温铁电HfO₂薄膜器件化等。针对上述问题,我们采用脉冲激光沉积法在Si/Si-O/Ti/Pt（111）基片上生长了La掺杂HfO₂薄膜、Tm掺杂HfO₂薄膜以及La-HfO₂/CoFe₂O₄多层膜,对其微观结构、电学性质、磁学性质和磁电耦合效应进行了研究,主要内容和结论有:（1）在La掺杂的HfO₂薄膜中,通过调控基片温度、沉积氧压以及后退火工艺优化出高比例正交相结构的室温铁电性薄膜,尤其是700℃快速退火的薄膜剩余极化强度（Pr）约为27μC/cm²,接近于传统铁电材料的铁电性能;同时退火后La-HfO₂薄膜表现出微区电畴翻转;另外,在这种铁电薄膜中还探测到室温铁磁性,表明这种特殊的薄膜结构可以同时引起铁电和铁磁性。（2）在Tm掺杂的HfO₂薄膜中详细研究了样品由电导相到类铁电相的转变过程,获得未经退火工艺处理的宏观室温类铁电Tm-HfO₂薄膜,并利用氮气退火工艺有效地提高了薄膜的铁电性,自发极化强度约为54μC/cm²,剩余极化强度达到48μC/cm²;而且通过氮气和氧气循环退火有效地降低了Tm-HfO₂薄膜中的缺陷浓度,使得薄膜漏电流密度减小了三个数量级。（3）在室温铁电HfO₂薄膜生长和性能基础上,制备出La-HfO₂/CoFe₂O₄铁电/铁磁异质结结构,澄清了HfO₂薄膜铁电性与正交相结构的内在关联,通过外电场有效调控了这种铁磁/铁电异质结的磁畴翻转,表明这种复合结构中较强磁电耦合效应的存在。总之,我们实验制备出与Si基半导体工艺良好兼容的掺杂HfO₂基铁电薄膜和异质结构,通过电场有效调控了磁化翻转,为HfO₂基铁电薄膜材料在未来低功耗、高密度微电子器件中的应用提供了实验依据。